一种适用于HXN5B型大功率机车的驼峰遥控推峰控制系统的制造方法与工艺

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种适用于HXN5B型大功率机车的驼峰遥控推峰控制系统。

背景技术：
驼峰推峰机车无线遥控系统是计算机集成控制系统，系统采用无线数传技术、无源应答器定位技术、机车牵引制动控制技术实现推峰机车自动起车、前进、后退、调速、停车等操作，保证推峰速度准确、平稳。系统的工作范围是从推峰机车与到达场即将进行解体作业的车列连挂、试牵之后开始，直到列车解体完毕为止的整个推送作业过程。包括列车解体过程的预先推送作业及主推送作业。在主推作业中实现变速推送，可提高平均推峰速度，在预先推作业时可自动实现规定距离停车。该系统与推送进路具有严格的联锁关系，符合信号故障-安全原则，控车命令执行情况，通过回执反馈给车站值班员，提高推峰作业效率。此外系统具有完善的记录及监测功能、语音提示和报警功能，操作灵活，抗干扰能力强，在恶劣的气象条件下，可以保证推峰作业的正常进行。HXN5B型内燃机车是中国铁路新上道使用的一种交流传动调车用内燃机车之一，由戚墅堰机车有限公司生产。HXN5B型大功率交流传动调车内燃机车是一款为适应中国铁路现代化、重载化、一体化和系统化而设计和生产的和谐系列大功率干线机车的后生车型。它可以用于大中规模的站线编组作业，也可以完成应急的干线客货运需求，作为调车机车，它为中国铁路在交流传动和大功率机车设计概念提供了良好的见证。HXN5B型大功率交流传动调车内燃机车装用R12V280ZJ型柴油机、CDJF211型主辅发电机和CDJC113型交流感应异步牵引电动机。采用燃油电子喷射系统、高压可变涡轮增压系统、IGBT模块轴控式大功率交流牵引系统、基于MVB总线和多处理器的实时网络分布式微机控制系统、远程故障诊断系统、集中通风系统及轴箱单位杆定位转向架等先进技术。该机车具有性能优、经济性号、绿色环保、适用性强、可维护性好、可靠性高等特点，是一款适合于大、中型编组站的编组、调车及小运转作业的高品质“节能、环保”型调车内燃机车。作为一款新型交流大功率内燃调车机车，HXN5B型机车使用了全新的牵引、制动控制方式和控制设备，与既有的DF5、DF7型交-直流内燃调车机车发生了结构性、原理性的改变，既有驼峰推峰机车无线遥控系统的控制方式和接口控制装置已无法实现HXN5B调车机车自动推峰。在铁路的现有运输组织方式和乘务员操作模式下，HXN5B型机车的驼峰推峰作业过程主要由机车乘务员、驼峰值班员、峰顶提钩人员通过协同操作共同完成，操作主要以人工手动操作完成；主要包含以下几方面的过程：1)车站驼峰值班员通过观察推峰作业实施情况及峰顶提钩人员对讲机的语音通报情况给出驼峰推峰信号的显示，驼峰信号表示分为红灯、白灯、绿灯、绿闪、黄闪、黄灯、红闪、白闪八种，不同的信号显示分别表示机车走行前进或后退的方向指令及及机车走行速度快慢指令。例如：红灯表示机车停车；红闪表示机车以5KM/h的速度后退运行，绿灯表示机车以7KM/h的速度向前运行，绿闪表示机车以9KM/h的速度向前运行。2)机车乘务员通过在调车机车上观察驼峰推峰信号的显示状态对机车进行操作控制，乘务员对机车的操作主要包括机车前进/后退的方向控制，机车牵引动力输出大小的控制、机车制动力输出大小的控制。3)在推峰过程中峰顶提勾人员想改变推峰信号时，将相关信息通过对讲机告知驼峰值班员，值班员根据情况改变驼峰推峰信号，乘务员依据信号变化进行机车控制。上述过程的缺陷在于：1)在既有作业控制模式下乘务员主要通过瞭望驼峰信号机的信号显示获得机车走行控制命令，但由于乘务员操作机车所处位置有时距离驼峰信号机较远(最远时相距700-800米)，乘务员的瞭望有很大的难度，尤其在雨雪雾等极端天气条件下，就更增加了确认信号的难度。由于乘务员依靠观察到的信号显示进行机车操作，所以错误的信号瞭望给司机的操作埋下较大安全隐患。2)由于机车在进行推峰操作时需频繁进行前进/后退的方向转换操作以及加减速的调速操作，因而造成乘务员的操作工作量较大，劳动强度较高，同时低匀速的机车推送作业也需要较好的操作技巧，对乘务员的技能水平要求较高。与此同时，若乘务员操作机车推峰时速度高于信号显示速度则有可能导致追钩，推峰速度低于信号显示速度则将影响解体作业效率。3)由于现有模式下驼峰机车信号与机车推峰状态未进行联锁，驼峰信号改变后机车的变速受人为因素的影响较大，驼峰值班员和峰顶提钩员无法实时控制机车推峰速度。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种适用于HXN5B型大功率机车的驼峰遥控推峰控制系统，可实现HXN5B型大功率机车的自动推峰，可提升推峰作业效率，降低工作量。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种适用于HXN5B型大功率机车的驼峰遥控推峰控制系统，包括：无源应答器、车载设备与地面设备；其中：所述无源应答器，用于向机车发送带有位置信息的消息；所述地面设备，用于接收驼峰自动化控制系统发送的驼峰信号机状态，并将驼峰信号机状态信息通过无线通信方式广播发送；所述车载设备，用于当机车进入站场推峰股道时接收到安装在轨枕上无源应答器的消息，从而判断得到机车所处的股道位置；并在接收到地面设备发送的无线信息后，通过结合机车所处股道位置，判断驼峰信号机状态信息是否为地面设备发送给本机车的信息；若是，则由司机授权进入遥控自动推峰模式；在进入遥控自动推峰模式后，所述车载设备通过解析驼峰信号显示状态，得到机车推峰作业的目标推峰方向及目标推峰速度，并控制机车按照目标推峰方向及目标推峰速度进行推峰作业。进一步的，所述车载设备控制机车按照目标推峰方向和目标推峰速度进行推峰作业包括：所述车载设备通过采集机车速度传感器状态和机车方向控制器状态，得到机车的实时走行方向及速度，并通过比较实际走行方向及速度和目标推峰方向及目标推峰速度得出机车控制策略；再通过对机车司控器、牵引挡位、制动控制机进行控制，实现机车方向及速度的调节，并通过实时比较目标推峰方向及目标推峰速度和实际走行方向及速度，闭环调整控制策略，直至机车实际走行方向及速度与目标推峰方向及目标推峰速度一致；当机车推峰作业结束后，由司机手动退出自动推峰模式，结束遥控自动推峰过程。进一步的，所述车载设备接入机车74VDC供电电源，经多级转换后供车载设备使用；所述车载设备通过前进RL7、后退RL8继电器控制机车换向手柄，实现前进、后退方向切换；所述车载设备通过四个继电器RL1-RL4控制机车牵引档位，其状态对应机车司控器四个阀AV、BV、CV、DV，RL1-RL4不同状态组合控制8个牵引档位；通过继电器RL6控制机车牵引/堕转位，当机车处于堕转位时，不输出动力；所述车载设备通过继电器RL5控制机车鸣笛；在机车DK-II制动机制动控制单元BCU与制动控制器1AC之间串入制动接口盒，所述车载设备通过制动接口盒读取司机制动手柄的状态；进入遥控自动推峰模式后，所述车载设备通过制动接口盒向BCU发送控制信号，控制机车制动；所述车载设备与机车微机控制单元LCS通过CAN总线进行通信，所述车载设备将控制状态、功率需求信息发送给LCS，并从LCS接收实际功率、柴油机转速信息，结合机车档位控制，实现机车速度调节。由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过车载设备使乘务员在驾驶室内就可观察到驼峰信号显示状态，解决现有乘务员瞭望驼峰信号困难，容易出现信号确认错误的问题；同时，还解决现有HXN5B型机车无法实现遥控自动推峰，乘务员必须依靠人工手动操作进行推峰作业，随之产生的操作工作量大、劳动强度高的问题，并且，还可解决人工进行推峰作业时速度控制精度低的问题，通过实现推峰自动遥控，提升推峰解体作业效率；另外，通过对驼峰信号和机车走行状态进行联锁，解决在驼峰值班员或峰顶提钩员改变推峰信号后机车变速不及时的问题。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本发明实施例提供的一种适用于HXN5B型大功率机车的驼峰遥控推峰控制系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种适用于HXN5B型大功率机车的驼峰遥控推峰控制系统与HXN5B机车接口示意图。具体实施方式下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。图1为本发明实施例提供的一种适用于HXN5B型大功率机车的驼峰遥控推峰控制系统的结构示意图。如图1所示，其主要包括：无源应答器、车载设备与地面设备；地面设备可安装在信号楼机械室内、车载设备可安装在机车机械间内、无源应答器可安装在推峰股道的两端；图1中采用了三角形(△)标记所述无源应答器，车载设备与地面设备间通过无线数传电台进行通信。其中：所述无源应答器，用于向机车发送带有位置信息的消息；所述地面设备，用于接收驼峰自动化控制系统发送的驼峰信号机状态，并将驼峰信号机状态信息通过无线通信方式广播发送；所述车载设备，用于当机车进入站场推峰股道时接收到安装在轨枕上无源应答器的消息，从而判断得到机车所处的股道位置；并在接收到地面设备发送的无线信息后，通过结合机车所处股道位置，判断驼峰信号机状态信息是否为地面设备发送给本机车的信息；若是，则由司机授权进入遥控自动推峰模式；在进入遥控自动推峰模式后，所述车载设备通过解析驼峰信号显示状态，得到机车推峰作业的目标推峰方向及目标推峰速度，并控制机车按照目标推峰方向及目标推峰速度进行推峰作业。本发明实施例中，所述车载设备控制机车按照目标推峰方向和目标推峰速度进行推峰作业包括：所述车载设备通过采集机车速度传感器状态和机车方向控制器状态，得到机车的实时走行方向及速度，并通过比较实际走行方向及速度和目标推峰方向及目标推峰速度得出机车控制策略；再通过对机车司控器、牵引挡位、制动控制机进行控制，实现机车方向及速度的调节，并通过实时比较目标推峰方向及目标推峰速度和实际走行方向及速度，闭环调整控制策略，直至机车实际走行方向及速度与目标推峰方向及目标推峰速度一致；当机车推峰作业结束后，由司机手动退出自动推峰模式，结束遥控自动推峰过程。本发明实施例中，针对于HXN5B型机车方向、速度制动的控制，采用了如图2所示的接口方式：所述车载设备接入机车74VDC供电电源，经多级转换后供车载设备使用；所述车载设备通过前进RL7、后退RL8继电器控制机车换向手柄，实现前进、后退方向切换；所述车载设备通过四个继电器RL1-RL4控制机车牵引档位，其状态对应机车司控器四个阀AV、BV、CV、DV，RL1-RL4的不同状态组合控制8个牵引档位；通过继电器RL6控制机车牵引/堕转位，当机车处于堕转位时，不输出动力；所述车载设备通过继电器RL5控制机车鸣笛；在机车DK-II制动机制动控制单元BCU与制动控制器1AC之间串入制动接口盒，所述车载设备通过制动接口盒读取司机制动手柄的状态；进入遥控自动推峰模式后，所述车载设备通过制动接口盒向BCU发送控制信号，控制机车制动；所述车载设备与机车微机控制单元LCS通过CAN总线进行通信，所述车载设备将控制状态、功率需求信息发送给LCS，并从LCS接收实际功率、柴油机转速信息，结合机车档位控制，实现机车速度调节。本发明实施例的上述方案主要具有如下有益效果：1)本发明实现了HXN5B型机车自动遥控推峰功能，改变了推峰作业全过程需人工操作完成的现状；系统的使用将有效保证驼峰推峰作业安全，提升推峰速度控制精度，提高推峰作业效率。2)本发明通过驼峰信号状态采集技术和无线通信技术实现在机车上复示驼峰信号状态，有效解决了机车乘务员在推峰作业过程中瞭望驼峰信号困难，存在因瞭望错误而发生运输安全事故的隐患。3)通过HXN5B机车走行方向控制、牵引功率控制、机车制动机控制等技术，实现了机车在驼峰推峰作业过程中依据驼峰信号显示状态自动调节控制机车方向、走行速度，完成驼峰调车机推峰作业遥控功能。有效解决了乘务员劳动强度较大、人员操作技能要求较高的问题。4)本发明通过驼峰信号无线上传机车技术、机车走行状态控制技术实现了驼峰信号显示与推峰机车走行方向、走行速度的联锁，系统控制机车推峰速度应变及时准确，有效提高推峰作业的效率和安全性。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。